一系列政治工作和军事斗争实践，使周恩来不仅积累了丰富的军队政治工作和革命军队建设的经验，而且联系和培养了更多的优秀军事人才。后来，中共很多英勇善战的指战员，例如叶挺、聂荣臻、徐成章、曹渊、蒋先云、卢德铭、许继慎、周逸群、周士第、张际春、蔡升熙、宣侠父等人，都是在周恩来的领导下成长起来的。这些人中间，叶挺、聂荣臻、周士第等参加了南昌起义，并发挥了重要作用。

此外，第一支由中国共产党人掌握的正规的革命军队，也是周恩来创建的。1924年11月，周恩来商得孙中山的同意，筹组了“陆海军大元帅府铁甲车队”，队长是共产党员徐成章，副队长是共产党员周士第，党代表是共产党员廖乾吾。铁甲车队除了担任警卫任务外，还多次参加革命的军事斗争，做出了重要的贡献。一年后，周恩来以原铁甲车队为基础，以黄埔军校学生为骨干，指导组建了国民革命军第四军独立团，叶挺担任团长。独立团虽属国民革命军第四军，但团长和营长都是共产党员，连一级干部大部分也是共产党员或者是青年团员，并且在全团范围内从上到下都建立了党的组织，所以实际上是由中共掌握的。这支部队在北伐战争中扬名中外，是南昌起义的主干力量之一。

北伐战争开始后，上海工人为了配合北伐军的胜利进军，在中国共产党领导下曾于1926年12月和1927年2月举行了两次起义，但都没有成功。1927年3月，为配合北伐军，中共中央决定组织上海工人阶级举行第三次武装起义，由周恩来担任武装起义的总指挥。当时，周恩来任中央军委书记兼任中共江浙区军委书记。起义前，周恩来认真分析研究了第一次、第二次起义的经验教训，对各项工作做了周密的部署，包括：（一）建立各级领导机构，以加强对武装起义的领导；（二）制定了闸北、南市、沪东和沪西区的作战计划，包括进攻的主要目标，各路的人力和武器配备，进攻的方式、时间，通讯联络及注意事项等；（三）加强对工人纠察队的训练，讲授巷战的打法等；（四）加强敌军工作；（五）准备了必要的武器；（六）对群众进行深入的动员教育等等。起义发起后，周恩来始终亲临现场指挥战斗，掌握战斗进展情况，及时调整部署，制定新的作战方案和作战原则。起义从3月21日开始，仅经连续30小时的激战，便解除了敌人的武装，取得了胜利。这是中国共产党在正式领导武装斗争之前，独立领导武装斗争的一次成功创举，是中国革命史上光辉的一页，为中国共产党后来独立领导武装斗争，制定正确的斗争策略原则提供了可贵的经验。周恩来在组织领导这次武装起义中，表现了一个无产阶级革命者非凡的革命胆略和卓越的组织领导才能。